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[국가핵융합연구소] 난분해성 가스 분해 효율 증대를 위한 플라즈마 반응기

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

난분해성 가스 분해 효율 증대를 위한 플라즈마 반응기

보유기관 및 연구자 : 국가핵융합연구소 / 홍용절

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: ○ 본 기술은 지구 온난화를 빌생시키는 난분해성 기스 및 그 외의 개질이 필요한 반응 가스를 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 반응기에 관한 기술임.
○ 안정된 분자 구조로 이루어져 분해가 쉽게 되지 않는 난분해성 가스를 높은 전계에 의하여 빌생한 플라즈마의 높은 에너지와 고온 그리고 화학적 활성종을 이용하여 처리가 가능하며, 반응 기스의 플리즈마 처리 시 반응기의 열 손실을 최소화하고, 반응 가스의 처리 유량, 체류 시간 및 처리 효율이 증대될 수 있는 플라즈마 반응기임.

기술적 개선점: ○ 일반적인 층류나 와류 형태의 가스 흐름을 가지는 반응기와 비교하였을 때, 반응기의 열 손실이 최소화될 수 있으며, 체류 시간을 증대시킬 수 있음.
○ 반응기의 열 손실 최소화를 통해 반응 가스의 처리 효율과 내구성을 높임.
○ 반응 가스의 체류 시간 증가로 인하여 플라즈마에서 발생하는 열에너지와 화학적 활성종에 노출되는 시간이 길어져 처리 효율을 우수하게 높일 수 있으며, 구조적으로는 반응 가스의 처리 유량을 증가시킬 수 있음.

시장전망: ○ 세계적으로 지구 온난화를 해결하기 위한 많은 기술과 연구들이 개발 및 적용되고 있는 추세임.
○ 지구온난화의 주 원인으로 알려진 온실가스는 주로 이산화탄소와 메탄이지만, 실질적으로 지구 온난화 지수가 높고 분해가 매우 어려운 Lifetime을 가진 난분해성 가스들의 영항이 매우 높음.
○ 이 중 SF6(육불화황)는 이산화탄소보다 평균 2 만 2000 배 높은 지구 온난화지수를 가지며, 반도체 생산 공정에서 다량 사용되어 지속적으로 사용량이 증가하고 있음.
○ 고온에서도 잘 분해되지 않는 난분해성 가스들의 사용량은 산업 발달에 따라 지속적으로증가할것으로 예상되어. 향후온실가스 감축 시장규모는 더욱 커질 것으로 예상됨.

Spec 비교: ○ 일반적인 와류 흐름의 반응기와 본 기술의 반응기를 VOCs( 휘발성 유기화합물) 분해율로 비교하였을 때, 와류 반응기는 약 90% 그리고 본 기술의 반응기는 99%의 분해효율을나타내었음.
○ 일반 와류 반응가는 열이 반응기 벽면을 따라 분산되어, 열 손실이 크게 발생하지만, 본 기술의 반응기는열 손실이 최소화되며 반응 체류시간을 증가시킬 수 있는 장점이이 있음.

응용분야: ○ 환경 분야(폐가스 분해， 난분해성 가스 분해)
○ 가스 개질 분야(이산화탄소 자원화， 가스 정저1)
○ 플라즈마를 통한 다양한 가스 개질 정제 등의 분야에 효율 향상을 기대할 수 있으므로 향후 적용 분야가 늘어날 전망

상용화 계획: ○ 예상설비 구축비용 : 1 억 원
○ 설비 및 이전 예상 소요시간 : 6개월
※ 설비규모, 구축환경 등에 따라 변동 가능